郭永强 桑文博

人教版高中化学教材有关电化学的内容分别在必修2第二章《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》和选修4的第四章《电化学基础》。本文主要针对高一必修2第二章第二节《化学能与电能》教学内容，通过笔者具体的教学设计、实践、反思，总结梳理出《化学能与电能》教与学的有效策略，以期达到有助教学、提高效率之作用。

一、教材分析

化学反应有两个基本的宏观特征：（1）新物质的生成；（2）能量的变化。这分别是从物质观和能量观来认识化学应，让学生对化学反应有更科学、更全面的认知。必修1主要通过具体的物质学习解决了第一个问题，而必修2第二章《化学反应与能量》主要学习了第二个问题。必修2《化学能与电能》是学生在对第一节《化学与热能》学习后，对化学反应中另一种能量的转化方式的继续学习。这既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修4《电化学基础》奠定必要的基础。其教学的核心内容是原电池工作原理，以及化学电源的简单介绍。要求学生对原电池工作原理有定性的认识，会利用原电池原理设计各种原电池并解释一些现象，如原电池反应中气泡产生和沉淀的生成等。

选修4的第四章《电化学基础》是对本节内容的加深和拓宽，对学生提出了更多的定量计算分析要求，难度陡然增加，学生在后面的学习中困难重重。为消除此弊端且提高教学效率，加深学生对原电池工作原理的认识，对两部分内容进行一定的整合是必要的。由于这两部分内容关联度高，有机地整合不但不会对学生的学习造成困难，而且有利于学生的学习和发展。当然，这就要求教师对学情有准确把握，拿捏好“度”。

电化学是中学化学理论的重要组成部分，与学生的生活紧密联系，又是社会的热点问题，自然成为各级各类考试的常客，其重要性不言而喻。由于学生之前没有电化学的基础，电化学理论又较为抽象难懂，对老师的教学和学生的学习都造成了一定的困难。这也是笔者研究的出发点之一。

二、策略的基本理论

1.建构主义理论支撑

建构主义认为，学生学习知识不是通过教师传授得到，而是其在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。建构主义提倡在教师指导的、以学习者为中心的学习，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。

2.化学学科核心素养的培养

化学学科核心素养包括五大方面的内容，即宏观辨识与微观探析；变化观念与平衡思想；证据推理与模型认知；实验探究与创新意识；科学精神与社会责任。此部分教学中涉及四点：如Cu-Zn H2SO4原电池模型的建立；Cu-Zn H2SO4原电池宏观实验现象和内在微观原因探析；各种原电池的探究、设计和创新；化学电源的科学发展和污染处理的社会责任。

三、策略的实施步骤

1.课前进行调查问卷，准确把握学情，为教学策略的制定提供第一手资料的可靠依据

問卷调查的对象为高一八个班的四百多名学生，问卷形式为20道选择题，男女分类统计。问卷内容为氧化还原、离子反应等主体知识的掌握程度，以及与电化学相关的社会生活背景的调查。发放问卷480份，回收有效问卷421份，其中男生198份，女生223份。通过对问卷的研究发现，学生对氧化还原理论和离子反应掌握程度较好，已具备学习电化学的知识基础，97.6%的学生会判断两剂两产物，对氧化还原、离子反应方程式书写掌握较好的分别占到了73.1%、74.8%。通过调查发现，在学生的社会生活背景中，他们对化学电源还是比较关注，并且对电化学的学习愿望也比较强烈。总体而言，问卷结果男生略好于女生。

全面了解学生学习电化学的知识基础和社会基础，结合新课程的教学理念以及探究性教学内容，设计出符合实际的、有效的课堂教学方案。

2.教学目标制定

基于前期调查结果，将必修2和选修4部分内容整合，提高学习效率，制定以下知识目标：

【知识与技能】（1）原电池的构成条件。（2）原电池的工作原理：电子与电流流向；阴、阳离子在电解质溶液中的迁移问题；离子浓度的变化。（3）基本电极反应方程式书写方法。（4）原电池原理的基本应用：判断金属活动性顺序；加快氧化还原反应速率分析；简单原电池的设计。（5）各种实用化学电源介绍。（6）铅酸蓄电池工作原理、电极方程式书写。（7）氢氧燃料电池的工作原理及不同电解质环境下电极方程式的书写。

【过程与方法】（1）分组自主实验探究、得出结论。（2）引导分析，思维提升。（3）广泛联系社会生活，引导学生关注生活的电化学。（4）自主学习，书写相关调查报告

【情感态度与价值观】（1）培养学生的抽象思维能力和分析问题能力。（2）培养学生自主实验探究能力。（3）培养学生的科学精神和社会责任。

基于以上教材分析和目标制定，课时分配如下：第一课时原电池的基本构成和工作原理；第二课时电极方程式的书写和原电池原理的应用；第三课时发展中的各种化学电源的介绍和废旧电池的处理问题。

3.教学过程组织策略

（1）第一课时的教学是概念教学，原电池理论的自主构建，教学中突出学生的主体地位，以分组实验探究为主要手段，紧紧围绕学生化学学科素养的培养来开展。

教学流程：先由生活中电能的重要作用，引出电能的来源方式，进而引出原电池的学习（PPT展示，视频结合）（5分钟）；学生分组探究实验，在教师的指导下，对Cu-Zu H2SO4原电池的构成条件进行逐项探究，实验现象结合其中的化学变化、让学生分组讨论出原电池的构成条件，凸显学生为主体，教师为主导的教学方式，强调学生对知识构建的基本思路和方法（20分钟）；针对原电池的四个构成条件，分别给出几种装置，让学生讨论判断是否构成了原电池，进行知识的巩固提升（5分钟）；对Cu-Zu H2SO4原电池的模型进行分析讨论，分别从氧化还原反应的本质、闭合回路的构成（即内外电荷的传递方式：电子不下水，离子不上岸）、电极反应方程式的分析来明确原电池的基本工作原理，引导学生画出原电池工作的基本原理图，把感性的模型认知成、抽象成一般原理，提升学生的学科素养（8分钟）；最后分组实验探究各种水果电池：铜片、锌片、电流表、果蔬（苹果、橙子、西红柿）参照Cu-Zu H2SO4原电池模板探究其中的化学原理（5分钟）；教师总结归纳要点（2分钟）。

（2）第二课时的教学是对理论的进一步认知和迁移应用，内容主要有两项：原电池原理的应用和电极方程式的书写。采用的主要教学方法是原理探析，引导分析，讲练结合。

教学流程：回顾原电池的基本构成和工作原理（以Cu-Zu H2SO4原电池为例）（5分钟）；原电池原理的基本应用和电极方程式的分析：基于Cu-Zu H2SO4原电池模型的理解，引导学生把几个自发的氧化还原反应设计成原电池（画出装置图，明确原电池的构成条件；写出电极方程式，强调原电池的氧化还原反应本质，书写中注意得失电子恒）：①Zu+CuSO4=Cu+ZuSO4；②2AgNO3+Cu=Cu（NO3）2+2Ag；③Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2（本节教学的核心内容，难度较大，注意教学中的引导和对比异同，归纳提升）（22分钟）；原电池原理的另一个应用：比较金属的活动性顺序（强调对原电池电极的认识和工作中闭合回路构成的分析），回到原电池的设计中的三题再分析，另举两题进行自主分析讨论，得出结果（8分钟）；学习原电池原理的最后一个应用：加快氧化还原反应速率。类比法让学生了解其中基本原理：普通的氧化还原反应得失电子几乎在同处进行，而原电池反应让得失电子分别在两电极进行，互不影响，提高效率。类比于生活中人流密集的进出通道分离提高效率的做法。举例：足量Zu分别加入到等量两份稀H2SO4中，一份加入少CuSO4，一份不加，分析其时间-气体体积图象。变式练习：等量的两份Zu分别加入到足量两份稀H2SO4中，一份加入少CuSO4，一份不加，分析其时间-气体体积图象（提高学生的思辨能力和审题分析能力）（8分钟）；最后教师总结归纳，强调难点和易错点（2分钟）。

（3）第三课时的教学为原电池原理在生活中的应用：发展中的化学电源。本课时教学中要广泛联系学生的生活，培养学生的学习兴趣，同时激励学生的科学探索精神和社会责任。

教学流程：首先回顾原电池的基本构成和工作原理，生活中的实用电池根据其设计，PPT展示几种干电池、镍镉电池、镍氢电池、蓄电池、锂离子电池等，激发学生兴趣（5分钟）；分别学习锌锰干电池、铅蓄电池这两种最普遍应用的电池的工作原理，此处稍加深，共同书写铅蓄电池的电极方程式，对充电电池有初步認识（10分钟）；学习新型燃料电池的工作原理，分别分析H2-O2在酸性和碱性电解质溶液中的电极方程式书写（此处有难度，引导学生关注电解质溶液背景对电极反应的影响）（11分钟）；生活激趣，学以致用：南孚电池聚能环宣传的真实性揭秘（培养学生的科学精神和质疑精神）（3分钟）；PPT展示炫酷的特斯拉、宝鸡街头的比亚迪e6电动出租车，从方兴未艾的电动汽车入手，展示电池发展的活力及对社会生活的影响，激发学生学习化学的动力（4分钟）；关注废旧电池的危害和处理（培养学生的社会责任）（5分钟）；引导学生分析未来电池的发展方向：稳定性；小型化、轻量化；续航能力；理论创新、材料发展（引导学生关注科技动态和前沿，为进一步学习深造培养兴趣）（5分钟）；作业布置：课外调查研究：（通过网络、调查等方法）宝鸡新能源出租车的动力来源、原理以及与普通出租车相比的优势和缺点（价格、动力、自重、耐用性、充电速度、废旧电池的处理），设想在哪些方面可以做哪些改进，写成500字左右小论文（提高学生的探索精神和研究能力）（2分钟）。

四、研究结论

依据以上教学策略，基于前期调查问卷和教学策略实施后对学生进行的问卷结果来看，原电池工作原理教与学的有效策略实践达到了预期结果。